一种电力变压器温升试验的升温策略的制作方法

1.本发明涉及电气设备技术领域，尤其涉及一种电力变压器温升试验的升温策略。


背景技术：

2.变压器电力变压器作为电力系统中的重要组成部分，承担着电能的变换和传输任务。在运行中，由于电路的电阻、铁芯的磁导率等因素影响，变压器内部会产生一定的热量，这就需要对变压器进行温升试验，以验证其热稳定性能是否满足要求，保证变压器的长期可靠运行。同时，温升试验也是判断变压器材料、结构设计是否合理、制造工艺是否达标的重要手段之一。因此，进行电力变压器温升试验具有非常重要的意义。
3.对于常规变压器温升试验的升温阶段，通常将输入功率设置为总损耗，通过温度检测装置观察顶层油温的变化情况，来判断试验的升温过程是否已结束。但随着油温在上升过程中越接近目标温度，其上升速率变得越加缓慢，导致升温阶段通常需要消耗大量的时间和能耗。基于此，对温升试验的方法加以改进，在缩短试验时长、减少人力物力以及能源消耗等方面具有十分重要的意义。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种使用油温实时斜率判断变压器温度是否已达到目标温度的方法，以此加速变压器温升试验的试验效率。
5.本发明基于对变压器温升试验升温阶段热传递过程的分析，提出了斜率判断法，实现在增大初始输入功率加快升温的情况下，根据实时斜率与初始斜率的比值关系，判断试验升温过程顶层油温是否已达到目标温度。本发明应用于变压器温升试验，相比于常规的变压器温升试验方法具有所需时长短、能源消耗低、试验效率高的优势。
6.本发明具体采用以下技术方案：
7.一种电力变压器温升试验的升温策略，其特征在于：在变压器油温上升过程中，输入功率大于总损耗功率，使用温度监测装置实时监测变压器油温，并计算出油温随时间变化曲线的实时斜率，进一步计算得到目标斜率与初始斜率的比值关系；通过观察实时斜率是否已达到目标斜率，判断油温是否已上升至目标温度，作为试验升温阶段的结束标志。
8.进一步地，测量变压器在额定工况下，所产生的空载损耗p
空载
和负载损耗p
负载
，试验开始阶段输入n倍额定电流，n》1，则输入功率为：
9.p
输入
＝p
空载
+n2·
p
负载
10.当油温升至目标温度时，实时斜率与初始斜率的关系如下所示：
[0011][0012]
进一步地，n值依据标准gb 1094.7-2008《油浸式电力变压器负载导则》中，对不同类型变压器带正常周期性负载时额定电流大小的范围限定。
[0013]
相比于现有技术，本发明及其优选方案的目的在于提供一种电力变压器温升试验
的升温策略，相比于常规的变压器温升试验方法具有所需时长短、能源消耗低、试验效率高的优势。
[0014]
其主要创新点包括：基于对变压器温升试验升温阶段热传递过程的分析，提出了斜率判断法，实现在增大初始输入功率加快升温的情况下，根据实时斜率与初始斜率的比值关系，判断试验升温过程顶层油温是否已达到目标温度。
附图说明
[0015]
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：
[0016]
图1为常规变压器温升试验的升温阶段流程示意图。
[0017]
图2为本发明实施例提供的新策略中变压器温升试验的升温阶段流程示意图。
具体实施方式
[0018]
在下文中，将参考附图对本技术的具体实施例进行详细地描述，依照这些详细的描述，所属领域技术人员能够清楚地理解本技术，并能够实施本技术。在不违背本技术原理的情况下，各个不同的实施例中的特征可以进行组合以获得新的实施方式，或者替代某些实施例中的某些特征，获得其它优选的实施方式。
[0019]
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0020]
为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，作详细说明如下：
[0021]
本发明基于变压器和温度监测装置，使用温度监测装置对变压器油温的升温情况进行实时监测；并对常规变压器温升试验的升温阶段加以改进。
[0022]
如图1所示，常规变压器温升试验中，顶层油温上升至稳定的最高温度时，试验的升温阶段结束；
[0023]
常规变压器温升试验中，升温阶段开始时，变压器的升温功率为总损耗功率，散热功率为零；
[0024]
常规变压器温升试验中，升温阶段结束时，变压器的升温功率为零，散热功率为总损耗功率。
[0025]
如图2所示，本发明提供的新方法中升温阶段变压器油的目标温度，为常规变压器温升试验中，升温阶段中油温达到稳定的最高温度；
[0026]
新方法中通过初始输入功率与空载损耗、负载损耗的比值关系，求出油温随时间变化曲线中，目标斜率与试验开始时初始斜率的关系；
[0027]
基于变压器油温随时间变化曲线的斜率(油温对时间的微分)与油温的升温功率成正比关系；
[0028]
新方法中通过油温随时间变化曲线的实时斜率与目标斜率的比值关系判断油温是否已达到目标温度。
[0029]
本发明基于gb1094.2-2013《电力变压器第2部分：液浸式变压器的温升》以及变压器温升试验经验，设计了一种使用油温实时斜率判断变压器温度是否已达到目标温度的方
法。接下来对相关原理进行说明：
[0030]
设k为油的比热容，t2(t)为变压器油温关于时间t的关系式，t1为环境温度，m为参与热交换油的质量。对升温阶段变压器油的热量进行分析，可得：
[0031]
q＝k
·
[t2(t)-t1]
·m[0032]
对上式变换可得：
[0033][0034]
将上式对时间求微分可得：
[0035][0036]
由上式可知，温度随时间变化曲线的斜率(温度对时间的微分)，与升温功率成正比。
[0037]
常规变压器温升试验方法中，升温阶段的输入功率为：
[0038]
p
总
＝p
空载
+p
负载
[0039]
在本发明中，输入功率大于总损耗功率。以大型变压器为例，假定试验开始阶段对其输入n倍(1《n《1.3)额定电流，则输入功率为：
[0040]
p
输入
＝p
空载
+n2·
p
负载
[0041]
此时，通过温度监测装置实时监测变压器油温的变化情况。
[0042]
当油温升至目标温度时，变压器的散热功率为总损耗功率，故升温功率为输入功率与总损耗功率之差，由此可得实时斜率与初始斜率的关系如下所示：
[0043][0044]
下面举一实例，结合附图对本发明的技术方案进行说明。
[0045]
采用温度监测装置实时监测变压器油温度的变化情况。试验过程中，依据油温关于时间变化的目标斜率与试验开始时初始斜率的比值关系，通过观察实时斜率，判断油温达到目标稳定温度的时间点。
[0046]
目标斜率k2与升温阶段开始时初始斜率k1满足的比值关系如下所示：
[0047][0048]
以下为本发明的具体实现过程。
[0049]
以大型变压器的温升试验为例，首先测量变压器在额定工况下，所产生的空载损耗和负载损耗；其次，依据标准gb 1094.7-2008《油浸式电力变压器负载导则》中，对不同类型变压器带正常周期性负载时额定电流大小的范围限定(大型变压器额定电流不得超过其标幺值的1.3倍)，在试验开始阶段对变压器输入n倍(1《n《1.3)额定电流；同时，在变压器油温上升过程中，使用温度监测装置实时监测变压器油温，并计算出油温随时间变化曲线的实时斜率；接着，计算得到目标斜率与初始斜率的比值关系；最后，通过观察实时斜率是否已达到目标斜率，判断油温是否已上升至目标温度，作为试验升温阶段的结束标志。
[0050]
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术
人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进接润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
[0051]
本专利不局限于上述最佳实施方式，任何人在本专利的启示下都可以得出其它各种形式的一种电力变压器温升试验的升温策略，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利的涵盖范围。

技术特征：
1.一种电力变压器温升试验的升温策略，其特征在于：在变压器油温上升过程中，输入功率大于总损耗功率，使用温度监测装置实时监测变压器油温，并计算出油温随时间变化曲线的实时斜率，进一步计算得到目标斜率与初始斜率的比值关系；通过观察实时斜率是否已达到目标斜率，判断油温是否已上升至目标温度，作为试验升温阶段的结束标志。2.根据权利要求1所述的一种电力变压器温升试验的升温策略，其特征在于：测量变压器在额定工况下，所产生的空载损耗p
空载
和负载损耗p
负载
，试验开始阶段输入n倍额定电流，n>1，则输入功率为：p
输入
＝p
空载
+n2·
p
负载
当油温升至目标温度时，实时斜率与初始斜率的关系如下所示：3.根据权利要求2所述的一种电力变压器温升试验的升温策略，其特征在于：n值依据标准gb 1094.7-2008《油浸式电力变压器负载导则》中，对不同类型变压器带正常周期性负载时额定电流大小的范围限定。

技术总结
本发明提出一种电力变压器温升试验的升温策略，基于对变压器温升试验升温阶段热传递过程的分析，提出了斜率判断法，实现在增大初始输入功率加快升温的情况下，根据实时斜率与初始斜率的比值关系，判断试验升温过程顶层油温是否已达到目标温度。本发明应用于变压器温升试验，相比于常规的变压器温升试验方法具有所需时长短、能源消耗低、试验效率高的优势。试验效率高的优势。试验效率高的优势。


技术研发人员：黄锦 廉彦超 阮莹 叶兆平 刘慧鑫 连鸿松 曾静岚
受保护的技术使用者：国网福建省电力有限公司
技术研发日：2023.05.26
技术公布日：2023/9/14